CN110594118B - 一种高盐水能量转化控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于能量转化控制领域，具体涉及一种高盐水能量转化控制系统，包括多个并联的水压缸能量转化装置、第一原水供水泵和增压泵；水压缸能量转化装置包括水压缸、换向装置和止回阀组；水压缸内设置有水压缸活塞，水压缸的两端分别通入高压浓盐水和低压原水，高压浓盐水传递能量将低压原水转化为高压原水排出，换向装置用于调节水压缸体内部高压浓盐水的流向，在能量转化装置上设置升压管和泄压管，避免止回阀组和换向装置的振动，能量转化装置设有两个水压缸交替进行高压原水的输出，从而实现高压不断流，多个水压缸能量转化装置并联设置，交替运行，有效降低了第一原水供水泵的断流几率，使整个系统运行更加稳定。

Description

一种高盐水能量转化控制系统

技术领域

本发明属于能量转化控制领域，具体涉及一种高盐水能量转化控制系统。

背景技术

在高盐水处理领域，反渗透膜分离技术是常规处理工艺。对反渗透膜一侧的原水（即高盐水）施加压力，当原水压强超过它的渗透压时，原水中的水会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在反渗透膜的低压侧得到透过的水，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓盐水。从广义上讲，高盐水是指总含盐（以NaCl为标准）质量分数大于1%的水质。

由于反渗透膜（或称反渗透装置）排出的浓盐水有较高的压强，因此可将其称为高压浓盐水，若将其直接排放比较浪费，常规做法是采用功交换式能量转化装置对浓盐水的能量进行回收，其中，功交换式能量转化装置，因其只需经过“压力能-压力能”一步转化过程，能量转化效率高，现已成为研究的重点。水压缸式能量转化装置属于功交换式能量转化装置，其包括缸体以及缸体内的活塞。浓盐水和原水分别自缸体的两端进入缸体，高压的浓盐水推动活塞压缩原水，将浓盐水的压强传递给原水，从而实现能量交换。

常规水压缸式能量转化装置，当流体在设备内流动时存在沿程损失，即水流流动过程中，由于固体壁面的阻滞作用而产生的摩擦阻力所造成的水头损失，从而导致排出缸体的原水压强往往小于进入缸体的浓盐水的压强，即压强转化有损失，需要通过较高扬程、较大功率的增压泵对原水进行压强补充。且水压缸式能量转化装置运行过程中，大流量高压浓盐水充入水压缸后，水压缸内原水迅速升压而导致原水进入端的止回阀迅速关闭使阀板与阀体瞬间敲击，频繁的瞬间敲击大大降低了止回阀的使用寿命。能量转化完成后，调整缸体浓盐水一端的换向装置，具有残余压强的浓盐水自缸体内排出，排出的大流量残压浓盐水与低压浓盐水瞬间接触会产生界面水锤而导致换向装置频繁振动产生噪音，严重影响换向装置的使用寿命和整个能量转化装置的使用安全性。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高盐水能量转化控制系统以至少解决目前高盐水能量转化压力损失较大、流体压力骤变造成阀体冲击较大而影响阀体的使用寿命、产生噪音等问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高盐水能量转化控制系统，所述控制系统包括水压缸能量转化装置、第一原水供水泵和增压泵，所述水压缸能量转化装置包括水压缸、换向装置和止回阀组，所述水压缸包括水压缸体、水压缸活塞和水压缸活塞导向杆，所述水压缸活塞设置于所述水压缸体内，能在所述水压缸体内往复运动，所述止回阀组设置在所述水压缸体的一端，所述止回阀组包括低压进水止回阀和高压出水止回阀，所述第一原水供水泵通过所述低压进水止回阀与所述水压缸体连接，向所述水压缸体内供低压原水；所述水压缸体通过所述高压出水止回阀与所述增压泵的进水口连通，向所述增压泵供高压原水，所述增压泵的出水口与基于反渗透膜分离技术的反渗透装置的原水进口连接；所述换向装置设置在所述水压缸体的另一端，用于调节所述水压缸体内部靠近另一端的液体流向，所述液体为所述反渗透装置排出的浓盐水，所述水压缸活塞导向杆的一端与所述水压缸活塞靠近所述止回阀组的端面连接，另一端从所述水压缸体的一端伸出，所述水压缸活塞导向杆随所述水压缸活塞的运动，在所述水压缸体内自由伸缩，且与所述水压缸体连接处密封配合。

在如上所述的高盐水能量转化控制系统中，作为优选方案，所述控制系统还包括：高压泵和第二原水供水泵。所述高压泵的出水口与所述反渗透装置的原水进口连通，所述高压泵的进水口与所述第二原水供水泵的出水口连通。

在如上所述的高盐水能量转化控制系统中，作为优选方案，所述水压缸的数量为两个，分别为A水压缸和B水压缸，两个所述水压缸的一端分别设置所述止回阀组，另一端分别与所述换向装置连接，所述换向装置调节两个所述水压缸内液体的进出时机，确保任意时刻至少有一个所述水压缸活塞向所述水压缸体的一端移动。

在如上所述的高盐水能量转化控制系统中，作为优选方案，所述换向装置包括换向缸体、换向活塞组、A连通管、B连通管、高压进液口、A低压排液口、B低压排液口和执行机构。所述高压进液口、A连通管和B连通管的一端分别设置在所述换向缸体的侧壁，且与所述换向缸体内部连通；所述高压进液口的另一端与反渗透装置的浓盐水排出口连通，所述A连通管的另一端与所述A水压缸的另一端连通，所述B连通管的另一端与所述B水压缸的另一端连通；沿所述换向缸体的长度方向，所述A连通管设置在所述高压进液口的右侧，所述B连通管设置在所述高压进液口的左侧；所述换向活塞组设置在所述换向缸体内，且在所述执行机构的驱动下沿所述换向缸体内往复运动，所述换向活塞组包括A换向活塞、B换向活塞和活塞连杆，所述A换向活塞和所述B换向活塞通过所述活塞连杆连接；沿所述换向缸体的长度方向，所述A换向活塞的长度小于所述A连通管的管口左边缘与所述高压进液口的管口右边缘之间的距离；所述B换向活塞的长度小于所述B连通管的管口右边缘与所述高压进液口的管口左边缘之间的距离；所述A低压排液口和所述B低压排液口分别设置在所述换向缸体的两端。

在如上所述的高盐水能量转化控制系统中，作为优选方案，所述换向装置还包括升压管，所述升压管的一端与所述换向缸体的侧壁连通，另一端与所述水压缸的另一端连通，所述升压管的数量为两个，分为A升压管和B升压管，A升压管与所述A水压缸连接，B升压管与所述B水压缸连接，沿所述换向缸体的长度方向，所述A升压管与所述换向缸体的连接点位于所述A连通管与所述高压进液口之间，所述B升压管与所述换向缸体的连接点位于所述B连通管与所述高压进液口之间，沿所述换向缸体的长度方向，所述A换向活塞的长度小于或等于所述A升压管的管口左边缘与所述高压进液口的管口右边缘之间的距离；所述B换向活塞的长度小于或等于所述B升压管的管口右边缘与所述高压进液口的管口左边缘之间的距离；所述A升压管的进水量为所述A连通管的进水量的2%-8%，所述B升压管的进水量为所述B连通管的进水量的2%-8%。

在如上所述的高盐水能量转化控制系统中，作为优选方案，所述换向装置还包括泄压管，所述泄压管的一端与所述换向缸体的侧壁连通，另一端与所述水压缸的另一端连通，所述泄压管的数量为两个，分为A泄压管和B泄压管，所述A泄压管与所述A水压缸连接，所述B泄压管与所述B水压缸连接，所述A泄压管的出水量为所述A连通管的出水量的2%-8%，所述B泄压管的出水量为所述B连通管的出水量的2%-8%，沿所述换向缸体的长度方向，所述A泄压管所述换向缸体的连接点位于所述A连通管的右侧，所述B泄压管与所述换向缸体的连接点位于所述B连通管的左侧。

在如上所述的高盐水能量转化控制系统中，作为优选方案，所述第一原水供水泵的出口处设置有压力调节阀，所述压力调节阀的一端与所述第一原水供水泵出口处的管道连通，另一端与原水箱连通，当所述第一原水供水泵的出口处管道内压强大于预设值时，低压原水经过所述压力调节阀回流至所述原水箱内，所述原水箱用于容纳低压原水。

在如上所述的高盐水能量转化控制系统中，作为优选方案，所述水压缸还包括密封挡板，所述密封挡板盖设在所述水压缸体的一端开口处，所述密封挡板中间开设有密封孔，所述水压缸活塞导向杆的另一端穿过所述密封孔伸出所述水压缸体内，所述水压缸活塞导向杆与所述密封孔之间密封配合；优选地，所述止回阀组还包括导流管，所述导流管设置在所述密封挡板上，所述高压出水止回阀和所述低压进水止回阀分别通过所述导流管与所述水压缸体内部连通。

在如上所述的高盐水能量转化控制系统中，作为优选方案，所述水压缸还包括导向挡板，所述导向挡板与所述密封挡板间隔设置，所述导向挡板上开设有导向孔，所述水压缸活塞导向杆依次穿过所述密封孔和所述导向孔，并在所述导向孔的导向下往复移动；优选地，所述水压缸体的一端还设置有防护罩，所述防护罩设置在所述水压缸活塞导向杆运动轨迹的周向，避免所述水压缸活塞导向杆的移动受外界影响。

在如上所述的高盐水能量转化控制系统中，作为优选方案，所述换向装置还包括端部挡板，两个所述端部挡板分别密封盖设在所述换向缸体的两端开口处，所述端部挡板上设有通过孔，所述A换向活塞和所述B换向活塞上均设置有活塞杆，所述活塞杆穿过所对应的通过孔伸出所述换向缸体外，所述执行机构与其中一个所述活塞杆连接，驱动所述换向活塞组沿所述换向缸体内往复运动；优选地，所述水压缸能量转化装置的数量为多个，多个所述水压缸能量转化装置并联设置。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

1、水压缸能量转化装置内的水压缸活塞两侧采用不同承水表面积设计，使得高压出水侧与原水接触的面积小于高压进水侧与高压浓盐水接触的面积，进而使得高压原水的出水压强大于高压浓盐水的进水压强，有效降低了本装置高压出水管道连接的增压泵的扬程，从而降低了系统的建设成本及运行成本；

2、在换向装置内设置有“升压管”，从而使得低压进管道止回阀的关闭呈现“缓闭”状态，实现“预升压”过程，有效避免了止回阀阀板与阀体的急剧敲击问题，延长止回阀的使用寿命；

3、在换向装置内设置有“泄压管”，实现“预降压”过程，避免了大流量的高压浓盐水与低压浓盐水瞬间接触时的界面水锤问题，从而避免了换向装置振动问题的发生；

4、本发明的能量转化装置的换向装置可以实现“高压不断流”，从而使得从水压缸输出的高压出水水流稳定，确保了增压泵进水口高压原水的持续供应。为缓解低压进水的断流问题，在第一原水供水泵出口设计压力调节阀，当低压进水断流时，通过压力调节阀进行泄压排出，使低压原水回到原水箱，避免第一原水供水泵遇阻受损；

5、本发明采用多个水压缸能量转化装置并联设置，交替运行，有效降低第一原水供水泵断流几率；采用压力调节阀有效缓解第一原水供水泵断流时的水力波动，使整个系统运行更加稳定。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明实施例的高盐水能量转化控制系统结构示意图；

图2为本发明实施例的水压缸能量转化装置结构示意图；

图3为本发明实施例的换向装置结构示意图；

图4为本发明实施例的换向装置运行位置示意图一；

图5为本发明实施例的换向装置运行位置示意图二；

图6为本发明实施例的换向装置运行位置示意图三；

图7为本发明实施例的换向装置运行位置示意图四；

图8为本发明实施例的换向装置运行位置示意图五；

图9为本发明实施例的换向装置运行位置示意图六；

图10为本发明实施例的换向装置运行位置示意图七；

图11为本发明实施例的换向装置运行位置示意图八；

图12为本发明实施例的中多套水压缸能量转化装置并联运行的控制系统结构示意图。

图中：1、A低压排液口；2、高压进液口；3、B低压排液口；4、执行机构；5、端部挡板；6、A换向活塞；7、A泄压管；8、A连通管；9、A升压管；10、换向缸体；11、B换向活塞；12、B升压管；13、B连通管；14、B泄压管；15、活塞杆；16、活塞连杆；17、水压缸法兰；18、水压缸活塞；19、A水压缸；20、水压缸活塞导向杆；21、密封挡板；22、导流管；23、高压出水止回阀；24、低压进水止回阀；25、导向挡板；26、端部孔板；28、防护罩；29、B水压缸；37、原水箱；38、第二原水供水泵；39、高压泵；40、反渗透装置；41、第一原水供水泵；42、压力调节阀；43、水压缸能量转化装置；44、增压泵。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

根据本发明的具体实施例，如图1至图3所示，本发明提供一种高盐水能量转化控制系统，该控制系统包括水压缸能量转化装置43、第一原水供水泵41和增压泵44。水压缸能量转化装置43包括水压缸、换向装置和止回阀组。水压缸包括水压缸体、水压缸活塞18和水压缸活塞导向杆20，水压缸活塞18设置于水压缸体内，能在水压缸体内往复运动，止回阀组设置在水压缸体的一端，止回阀组包括低压进水止回阀24和高压出水止回阀23，第一原水供水泵41通过低压进水止回阀24与水压缸体连接，向水压缸体内供低压原水；水压缸体通过高压出水止回阀23与增压泵44的进水口连通，向增压泵44供高压原水；增压泵44的出水口与基于反渗透膜分离技术的反渗透装置40的原水进口连接；换向装置设置在水压缸体的另一端，用于调节水压缸体内部靠近另一端的液体流向；此处的液体指的是反渗透装置40排出的浓盐水。浓盐水为高压的浓盐水，此处的高压是相对于原水箱的低压原水而言的。水压缸活塞导向杆20的一端与水压缸活塞18靠近止回阀组的端面连接，另一端从水压缸体的一端伸出，水压缸活塞导向杆20随水压缸活塞18的运动，在水压缸体内自由伸缩，且与水压缸体连接处密封配合。

在使用时，首先调节换向装置，第一原水供水泵41将原水箱37内的低压原水通过低压进水止回阀24进入水压缸内，推动水压缸活塞18移动至换向装置一端，此时水压缸体内部缸内充满低压原水；然后调节换向装置，反渗透装置40的渗透膜一侧的高压浓盐水经过换向装置进入水压缸内，推动活塞向止回阀组一端移动，在高压浓盐水的推动下，水压缸内的低压原水压强增加成为高压原水，此时因为水压缸内高压原水的压强大于第一原水供水泵41提供的原水的压强，低压进水止回阀24关闭，增压后的高压原水通过高压出水止回阀23排出至增压泵44，由于进入增加泵的高压原水已经有一定的压强，增压泵44再进行少量增压就满足压强需求了，因此大大降低了增压泵44的扬程和功率需求，降低了增压泵44的使用成本以及用电成本，本发明的水压缸内设置水压缸活塞导向杆20，使活塞上与高压浓盐水的承受面积大于活塞上与低压原水的承受面积，当活塞匀速移动的时候，高压原水的压强是要高于高压浓盐水的压强度的，从而实现了“高压不损失”，通过设置水压缸活塞导向杆20，最大程度的增加增压后高压原水的压强，使增压泵44的需求进一步降低。

在本发明的具体实施例中，低压原水指的是原水箱中的原水，其压强低于反渗透装置的压强需求，后续需要进行增压才能输入反渗透装置里面使用，高压原水是相对于低压原水而言的，其压强高于低压原水的压强。

进一步地，水压缸的数量为两个，分别为A水压缸19和B水压缸29，两个水压缸的一端分别设置止回阀组，另一端分别与换向装置连接，换向装置调节两个水压缸内液体的进出时机，确保任意时刻至少有一个水压缸活塞18向水压缸体的一端移动。从而确保增压泵44入口处一直有高压原水供入，实现“高压不断流”，避免了间歇性提供高压原水影响反渗透装置40的稳定运行。

进一步地，换向装置包括换向缸体10、换向活塞组、A连通管8、B连通管13、高压进液口2、A低压排液口1、B低压排液口3和执行机构4。

高压进液口2、A连通管8和B连通管13的一端分别设置在换向缸体10的侧壁，且与换向缸体10内部连通；高压进液口2的另一端与反渗透装置40的浓盐水排出口连通、A连通管8的另一端与A水压缸19另一端的水压缸法兰17连通、B连通管13的另一端与B水压缸29另一端的水压缸法兰17连通。参照图3，沿换向缸体10长度方向，A连通管8设置在高压进液口2的右侧，B连通管1设置在高压进液口2的左侧。如图2所示，在本发明的实施例中，为了便于设备安装，同时使水流方向不发生大的改变，A连通管8和高压进液口2分别位于换向缸体的对侧壁，B连通管13与A连通管8位于同一侧。

换向活塞组设置在换向缸体10内，且在执行机构4的驱动下沿换向缸体10内往复运动，换向活塞组包括A换向活塞6、B换向活塞11和活塞连杆16，A换向活塞6和B换向活塞11通过活塞连杆16连接。沿换向缸体10的长度方向，A换向活塞6的长度小于A连通管8的管口左边缘与高压进液口2的管口右边缘之间的距离；B换向活塞11的长度小于B连通管13的管口右边缘与高压进液口2的管口左边缘之间的距离。A低压排液口1和B低压排液口3分别设置在换向缸体10的两端。在其他的实施例中，A换向活塞6的长度可以等于A连通管8的管口左边缘与高压进液口2的管口右边缘之间的距离；B换向活塞11的长度可以等于B连通管13的管口右边缘与高压进液口2的管口左边缘之间的距离。进一步地，换向装置还包括升压管，升压管的一端与换向缸体10的侧壁连通，另一端与水压缸的另一端连通，升压管包的数量为两个，分别为A升压管9和B升压管12，A升压管9与A水压缸19连接，B升压管12与B水压缸29连接，沿换向缸体10的长度方向，A升压管9与换向缸体10的连接点位于A连通管8与高压进液口2之间，B升压管12与换向缸体10的连接点位于B连通管13与高压进液口2之间。沿换向缸体10的长度方向，A换向活塞6的长度小于或等于A升压管9的管口左边缘与高压进液口2的管口右边缘之间的距离；B换向活塞11的长度小于或等于B升压管12的管口右边缘与高压进液口2的管口左边缘之间的距离。A升压管9的的进水量为A连通管8的进水量的2%-8%，B升压管12的进水量为B连通管13的进水量的2%-8%。

进一步地，换向装置还包括泄压管，泄压管的一端与换向缸体10的侧壁连通，另一端与水压缸的另一端连通，泄压管的数量为两个，分别为A泄压管7和B泄压管14，A泄压管7与A水压缸19连接，B泄压管14与B水压缸29连接，A泄压管7的出水量为A连通管8的出水量的2%-8%，B泄压管14的出水量为B连通管13的出水量的2%-8%。沿换向缸体10的长度方向，A泄压管7与换向缸体10的连接点位于A连通管8的右侧，B泄压管14与换向缸体10的连接点位于B连通管8的左侧。

进一步地，第一原水供水泵41的出口处设置有压力调节阀42，压力调节阀42的一端与第一原水供水泵41出口处的管道连通，另一端与原水箱37连通，当第一原水供水泵41的出口处管道内压强大于预设值时，低压原水经过压力调节阀42回流至原水箱37内，原水箱用于容纳低压原水，从而避免所有低压进水止回阀24关闭的时候第一原水供水泵41持续工作使其出口至低压进水止回阀24之间的管道承压太大而损坏管道和第一原水供水泵41。

控制系统与第二原水供水系统并联接通，第二原水供水系统包括第二原水供水泵38和高压泵39，第二原水供水泵38与高压泵39串接，第二原水供水泵38的入口与原水箱37连通，高压泵39的出口与增压泵44的出口均与反渗透装置40的进水口连通。高压泵39将第二原水供水泵38提供的低压原水提升至满足反渗透装置40进水口压强的高压原水，本发明的高盐水能量转化控制系统可以分担一部分高压泵39的流量，使高压泵39的功率需求降低。本发明的具体实施例中，通过高压浓盐水驱动低压原水使其压强增加，从而使进入增压泵44的高压原水压强比较大，增压泵44出口与入口之间的高压原水压强差降低，从而大大降低了增压泵44扬程和功率的需求。

进一步地，水压缸还包括密封挡板21，密封挡板21盖设在水压缸体的一端开口处，密封挡板21中间开设有密封孔，水压缸活塞导向杆20的另一端穿过密封孔伸出水压缸体内，水压缸活塞导向杆20与密封孔之间密封配合。

优选地，止回阀组还包括导流管22，导流管22设置在密封挡板21上，高压出水止回阀23和低压进水止回阀24分别通过导流管22与水压缸体内部连通。

水压缸还包括导向挡板25，导向挡板25与密封挡板21间隔设置，导向挡板25上开设有导向孔，水压缸活塞导向杆20依次穿过密封孔和导向孔，并在导向孔的导向下往复移动。优选地，水压缸体的一端还设置有防护罩28，防护罩28设置在水压缸活塞导向杆20运动轨迹的周向，避免水压缸活塞导向杆20的移动受外界影响。在本发明的实施例中，防护罩28为圆筒型，防护罩28的末端设置有端部孔板26，端部孔板26上设置有通孔，避免防护罩28内密闭而影响水压缸活塞18的运动。

进一步地，换向装置还包括端部挡板5，两个端部挡板5分别密封盖设在换向缸体10的两端开口处，端部挡板5上设有通过孔，A换向活塞6或者B换向活塞11上均设置有活塞杆15，活塞杆15穿过所对应的通过孔伸出换向缸体10外，执行机构4与其中一个活塞杆15连接，驱动换向活塞组沿换向缸体10内往复运动。

在本发明的实施例中，A换向活塞6的长度不小于A升压管9管口左边缘与A泄压管7的管口右边缘之间的距离；活塞连杆16的长度等于A连通管中心线和B连通管13中心线之间的距离；沿换向缸体10长度方向，A连通管8与B连通管13相对于高压进液口2对称设置，A升压管9与B升压管12相对于高压进液口2对称设置，A泄压管7与B泄压管相对于高压进液口2对称设置。

下面结合图4至图11对水压缸能量转化装置43的换向动作进行分解说明：

S001，“低压填充”阶段，如图4所示，在此状态下，高压的浓盐水通过换向装置进入B水压缸29，推动B水压缸29内的水压缸活塞18和水压缸活塞导向杆20向止回阀组一端移动，使得低压原水获得能量变成高压原水，经过高压出水止回阀23进入增压泵44，并最终进入反渗透装置40；此时B水压缸29内的低压进止回阀处于关闭状态，高压出止回阀处于关开启状态。与此同时，来自第一原水供水泵41的低压原水充入A水压缸19，推动A水压缸19内的水压缸活塞18和水压缸活塞导向杆20向换向装置一端移动，使得低压浓盐水从换向装置的A低压排液口1排出。此时A水压缸19内的低压进止回阀处于开启状态，高压出止回阀处于关闭状态。

S002：如图5所示，在执行机构4的驱动下，A换向活塞6和B换向活塞11向右运行，当A换向活塞6的右边缘到达E～F的之间的区域时，此时已关闭A升压管9和A连通管8内的低压浓盐水水流，但未对来自A水压缸19内的水流完全截断，A泄压管7仍可以以微小的流量排出低压浓盐水水流，由于A泄压管7的导流作用，避免了水流瞬时截断时的水锤发生。从而避免了水锤产生的换向装置的振动。

S003：“低压升压”阶段，如图6所示，B换向活塞11和A换向活塞6继续向右运行，当A换向活塞6的左边缘到达D～E的区域时，A升压管9的管口处于开通状态，因A升压管9的管径较小，高压浓盐水将以极小的流量通过A升压管9进入A水压缸19，A水压缸19即将开始“预增压”过程，A水压缸19内的低压原水水压升高，此时A水压缸19的低压进水止回阀24在较小的压力下将处于“缓慢”的自动关闭过程。从而避免了低压进水止回阀24的阀板与阀体瞬间敲击损坏，大大延长了低压进水止回阀24的使用寿命。

与此同时，B换向活塞11的右边缘到达A～B的区域时，来自高压进液口2的高压浓盐水进入B水压缸29的水量将开始减少（B泄压管14堵塞，由原来的B升压管12、B连通管13、B泄压管14同时向B水压缸29内传送高压浓盐水改为B升压管12和B连通管13同时向B水压缸29内传送高压浓盐水），转而进入A水压缸19。

S004：“高压交叠”阶段，如图7所示，B换向活塞11和A换向活塞6继续向右运行，当B换向活塞11的右边缘到达B连通管13管口的左边缘时，A换向活塞6的左边缘恰好到达A连通管8管口的左边缘，随后，随着换向活塞继续向右运行，进入B连通管13的高压浓盐水水量将逐渐减少，转而进入A连通管8的高压浓盐水水量逐渐增多，从而使得B水压缸29和A水压缸19均处于高压进水推动水压缸活塞18向止回阀组侧运行的过程，此时B水压缸29和A水压缸19的高压出止回阀均处于开启状态，B水压缸29和A水压缸19均处于输出高压原水状态，“高压交叠”的设计使得水压缸能量转化装置43的高压出水处于稳定输出状态，从而实现了“高压不断流”功能。此过程，B水压缸29和A水压缸19的低压进水止水阀均处于关闭状态。

S005：“高压隔离”阶段，如图8所示，B换向活塞11和A换向活塞6继续向右运行，当B换向活塞11的右边缘超过B升压管12管口的右边缘时，B水压缸29停止进入高压浓盐水，B水压缸29的高压出止回阀在其自身弹簧的作用下处于关闭状态，B水压缸29的低压进水止水阀持续处于关闭状态。与此同时，A升压管9、A连通管8、A泄压管7同时向A水压缸19内传送高压浓盐水，A水压缸19的水压缸活塞18、高压出水止回阀23以及低压进水止回阀24状态与S004相同。

S006：“高压泄压”阶段，如图9所示，B换向活塞11和A换向活塞6继续向右运行，当B换向活塞11的左边缘到达A～B的区域时，B泄压管14管口处于打开状态，B水压缸29内的高压浓盐水通过B泄压管14进行泄压，同时因为B泄压管14管径较小，并未有大流量高压浓盐水流出，避免了大流量高压浓盐水与B低压排液口3内的低压浓盐水接触时在界面处发生的水锤问题。从而避免了水锤产生的换向装置的振动。此时B水压缸29的高压出水止回阀23和低压进水止水阀24仍旧处于关闭状态。

S007：“低压填充”阶段，如图10所示，B换向活塞11和A换向活塞6继续向右运行，当B换向活塞11的左边缘到达B～C的区域时，B连通管13管口打开，B水压缸29的低压进水止水阀24打开，高压出水止回阀23处于关闭状态，来自第一原水供水泵41的低压原水通过低压进水止回阀24填充进入B水压缸29，B水压缸29内的水压缸活塞18和水压缸活塞导向杆20在低压原水的推动下，向换向装置一端移动，已泄压的高压浓盐水从B水压缸29通过B连通管13进入换向装置，并从换向装置的B低压排液口3排出。与此同时，A水压缸19内各部件状态与S006相同。

S008：如图11所示，B换向活塞11和A换向活塞6继续向右运行，当B换向活塞11的左边缘到达B升压管12管口右边缘时，执行机构4停止对B换向活塞11和A换向活塞6的驱动作用，B换向活塞11停靠于B升压管12管口的右边缘至高压进液口2的左边缘区域；A换向活塞6恰好停在A泄压管7的右边缘至A低压排液口1的左边缘区域。

如此，一个周期换向动作完成。在下一个周期换向动作时，在执行机构4的驱动下，B换向活塞11和A换向活塞6向左运行，依次呈现出“低压升压”、“高压交叠”、“高压隔离”、“高压泄压”、“低压填充”阶段。

如图12所示，为了减缓水压缸高压交叠时低压原水的断流对第一原水供水泵的水流冲击，本发明的控制系统水压缸能量转化装置43的数量为多个，多个水压缸能量转化装置43并联设置。在使用单套水压缸能量转化装置43的时候，为了增加转化速度（即单位时间内产生更多的高压原水），往往只能通过更换更大规格的水压缸能量转装置来实现，更换装置的时候需要增加成本，且规格增大的水压缸能量转化装置43在安装使用时需要占用大量空间，使用不便，本发明采用多个水压缸能量装置并联设置，可以增加能量转化速度，且多个水压缸能量转化装置43使用时，通过系统程序控制，可避免所有能量转化装置43的低压进水止回阀24同时关闭，从而避免了第一原水供水泵41的出水口管道内出现压力骤增的几率，使整个系统运行更加稳定。

综上，本发明提供的高盐水能量转化控制系统，水压缸能量转化装置内的水压缸活塞两侧采用不同承水表面积设计，使得高压出水侧与原水接触的面积小于高压进水侧与高压浓盐水接触的面积，进而使得高压原水的出水压强大于高压浓盐水的进水压强，有效降低了本装置高压出水管道连接的增压泵的扬程，从而降低了系统的建设成本及运行成本。在换向装置内设置有“升压管”，从而使得低压进管道止回阀的关闭呈现“缓闭”状态，有效避免了止回阀阀板与阀体的急剧敲击问题，延长止回阀的使用寿命。在换向装置内设置有“泄压管”，避免了大流量的高压浓盐水与低压浓盐水瞬间接触时的界面水锤问题，从而避免了换向装置振动问题的发生。本发明的能量转化装置的换向装置可以实现“高压不断流”，从而使得从水压缸输出的高压出水水流稳定，确保了增压泵进水口高压原水的持续供应。为缓解低压进水的断流问题，在第一原水供水泵出口设计压力调节阀，当低压进水断流时，通过压力调节阀进行泄压排出，使低压原水回到原水箱，避免第一原水供水泵遇阻受损。本发明采用多个水压缸能量装置并联设置，可以增加能量转化速度，且多个水压缸能量转化装置使用时，通过系统程序控制，可避免所有能量转化装置的低压进水止回阀同时关闭，从而降低了第一原水供水泵的出水口管道内出现压力骤增的几率，使整个系统运行更加稳定。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高盐水能量转化控制系统，其特征在于，所述控制系统包括水压缸能量转化装置、第一原水供水泵和增压泵；

所述水压缸能量转化装置包括水压缸、换向装置和止回阀组；

所述水压缸包括水压缸体、水压缸活塞和水压缸活塞导向杆，所述水压缸活塞设置于所述水压缸体内，能在所述水压缸体内往复运动，所述止回阀组设置在所述水压缸体的一端，所述止回阀组包括低压进水止回阀和高压出水止回阀，所述第一原水供水泵通过所述低压进水止回阀与所述水压缸体连接，向所述水压缸体内供低压原水；所述水压缸体通过所述高压出水止回阀与所述增压泵的进水口连通，向所述增压泵供高压原水，所述增压泵的出水口与基于反渗透膜分离技术的反渗透装置的原水进口连接；所述换向装置设置在所述水压缸体的另一端，用于调节所述水压缸体内部靠近另一端的液体流向，所述液体为所述反渗透装置排出的浓盐水；

所述水压缸活塞导向杆的一端与所述水压缸活塞靠近所述止回阀组的端面连接，另一端从所述水压缸体的一端伸出，所述水压缸活塞导向杆随所述水压缸活塞的运动，在所述水压缸体内自由伸缩，且与所述水压缸体连接处密封配合；

所述水压缸的数量为两个，分别为A水压缸和B水压缸，两个所述水压缸的一端分别设置所述止回阀组，另一端分别与所述换向装置连接，所述换向装置调节两个所述水压缸内液体的进出时机，确保任意时刻至少有一个所述水压缸活塞向所述水压缸体的一端移动；

所述换向装置包括换向缸体、换向活塞组、A连通管、B连通管、高压进液口、A低压排液口、B低压排液口和执行机构；所述高压进液口、A连通管和B连通管的一端分别设置在所述换向缸体的侧壁，且与所述换向缸体内部连通；所述高压进液口的另一端与反渗透装置的浓盐水排出口连通，所述A连通管的另一端与所述A水压缸的另一端连通，所述B连通管的另一端与所述B水压缸的另一端连通；沿所述换向缸体的长度方向，所述A连通管设置在所述高压进液口的右侧，所述B连通管设置在所述高压进液口的左侧；所述换向活塞组设置在所述换向缸体内，且在所述执行机构的驱动下沿所述换向缸体内往复运动，所述换向活塞组包括A换向活塞、B换向活塞和活塞连杆，所述A换向活塞和所述B换向活塞通过所述活塞连杆连接；沿所述换向缸体的长度方向，所述A换向活塞的长度小于所述A连通管的管口左边缘与所述高压进液口的管口右边缘之间的距离；所述B换向活塞的长度小于所述B连通管的管口右边缘与所述高压进液口的管口左边缘之间的距离；所述A低压排液口和所述B低压排液口分别设置在所述换向缸体的两端；

所述换向装置还包括升压管，所述升压管的一端与所述换向缸体的侧壁连通，另一端与所述水压缸的另一端连通，所述升压管的数量为两个，分为A升压管和B升压管，A升压管与所述A水压缸连接，B升压管与所述B水压缸连接，沿所述换向缸体的长度方向，所述A升压管与所述换向缸体的连接点位于所述A连通管与所述高压进液口之间，所述B升压管与所述换向缸体的连接点位于所述B连通管与所述高压进液口之间，沿所述换向缸体的长度方向，所述A换向活塞的长度小于或等于所述A升压管的管口左边缘与所述高压进液口的管口右边缘之间的距离；所述B换向活塞的长度小于或等于所述B升压管的管口右边缘与所述高压进液口的管口左边缘之间的距离；所述A升压管的进水量为所述A连通管的进水量的2%-8%，所述B升压管的进水量为所述B连通管的进水量的2%-8%。

2.如权利要求1所述的高盐水能量转化控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：高压泵和第二原水供水泵；

所述高压泵的出水口与所述反渗透装置的原水进口连通，所述高压泵的进水口与所述第二原水供水泵的出水口连通。

3.如权利要求1所述的高盐水能量转化控制系统，其特征在于，所述换向装置还包括泄压管，所述泄压管的一端与所述换向缸体的侧壁连通，另一端与所述水压缸的另一端连通，所述泄压管的数量为两个，分为A泄压管和B泄压管，所述A泄压管与所述A水压缸连接，所述B泄压管与所述B水压缸连接，所述A泄压管的出水量为所述A连通管的出水量的2%-8%，所述B泄压管的出水量为所述B连通管的出水量的2%-8%，沿所述换向缸体的长度方向，所述A泄压管所述换向缸体的连接点位于所述A连通管的右侧，所述B泄压管与所述换向缸体的连接点位于所述B连通管的左侧。

4.如权利要求1所述的高盐水能量转化控制系统，其特征在于，所述第一原水供水泵的出口处设置有压力调节阀，所述压力调节阀的一端与所述第一原水供水泵出口处的管道连通，另一端与原水箱连通，当所述第一原水供水泵的出口处管道内压强大于预设值时，低压原水经过所述压力调节阀回流至所述原水箱内，所述原水箱用于容纳低压原水。

5.如权利要求1所述的高盐水能量转化控制系统，其特征在于，所述水压缸还包括密封挡板，所述密封挡板盖设在所述水压缸体的一端开口处，所述密封挡板中间开设有密封孔，所述水压缸活塞导向杆的另一端穿过所述密封孔伸出所述水压缸体内，所述水压缸活塞导向杆与所述密封孔之间密封配合。

6.如权利要求5所述的高盐水能量转化控制系统，其特征在于，所述水压缸还包括导向挡板，所述导向挡板与所述密封挡板间隔设置，所述导向挡板上开设有导向孔，所述水压缸活塞导向杆依次穿过所述密封孔和所述导向孔，并在所述导向孔的导向下往复移动。

7.如权利要求1所述的高盐水能量转化控制系统，其特征在于，所述换向装置还包括端部挡板，两个所述端部挡板分别密封盖设在所述换向缸体的两端开口处，所述端部挡板上设有通过孔，所述A换向活塞和所述B换向活塞上均设置有活塞杆，所述活塞杆穿过所对应的通过孔伸出所述换向缸体外，所述执行机构与其中一个所述活塞杆连接，驱动所述换向活塞组沿所述换向缸体内往复运动。

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